The influences of the rank of coal on methane sorption capacity in coals

• Autorzy: Olajossy A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0037

Warianty tytułu

PL

Wpływ rzędu węgla na pojemność sorpcyjną metanu w węglach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Methane sorption capacity is of significance in the issues of coalbed methane (CBM) and depends on various parameters, including mainly, on rank of coal and the maceral content in coals. However, in some of the World coals basins the influences of those parameters on methane sorption capacity is various and sometimes complicated. Usually the rank of coal is expressed by its vitrinite reflectance Ro. Moreover, in coals for which there is a high correlation between vitrinite reflectance and volatile matter Vdaf the rank of coal may also be represented by Vdaf. The influence of the rank of coal on methane sorption capacity for Polish coals is not well understood, hence the examination in the presented paper was undertaken. For the purpose of analysis there were chosen fourteen samples of hard coal originating from the Upper Silesian Basin and Lower Silesian Basin. The scope of the sorption capacity is: 15-42 cm3/g and the scope of vitrinite reflectance: 0,6-2,2%. Majority of those coals were of low rank, high volatile matter (HV), some were of middle rank, middle volatile matter (MV) and among them there was a small number of high rank, low volatile matter (LV) coals. The analysis was conducted on the basis of available from the literature results of research of petrographic composition and methane sorption isotherms. Some of those samples were in the form (shape) of grains and others - as cut out plates of coal. The high pressure isotherms previously obtained in the cited studies were analyzed here for the purpose of establishing their sorption capacity on the basis of Langmuire equation. As a result of this paper, it turned out that for low rank, HV coals the Langmuire volume VL slightly decreases with the increase of rank, reaching its minimum for the middle rank (MV) coal and then increases with the rise of the rank (LV). From the graphic illustrations presented with respect to this relation follows the similarity to the Indian coals and partially to the Australian coals.

PL

Metanowa pojemność sorpcyjna węgla ma istotne znaczenie w zagadnieniach metanu pokładów węgla (CBM) i zależy od różnych parametrów, w tym głównie od rzędu węgla i zawartości mecerałów w węglu. Jednakże zależność ta w wielu zagłębiach węglowych na świecie jest różnorodna i na ogół skomplikowana. Zazwyczaj rząd węgla jest wyrażany przez jego refleksyjność witrynitową Ro. Ponadto w węglach, w których występuje wysoka korelacja między rzędem , a zawartością częsci lotnych Vdaf, wówczas rząd węgla może być reprezentowany również przez Vdaf. Wpływ rzędu na metanową pojemność sorpcyjną dla polskich węgli nie jest dobrze rozpoznany, dlatego w tej pracy podjęto próbę zbadania tego zagadnienia. Do przeprowadzenia analizy wybrano czternaście prób suchego węgla kamiennego pochodzącego z zagłębia górnośloskiego oraz dolnośląskiego. W tych węglach metanowa pojemnośc sorpcyjna mieściła się w zakresie 15-42 cm3/g, a refleksyjność witrynitowa była w zakresie 0,6-2.2%. Większość z tych węgli była niskiego rzędu, o wysokiej zawartości części lotnych (HV), kilka było średniego rzędu, o średniej zawartości częśc lotnych (MV) oraz wśród nich była mała liczba węgli wysokiego rzędu, o niskiej zawartości części lotnych (LV). Przeprowadzono analizę opartą o wyniki wcześniejszych badań spotykanych w literaturze, dotyczących wysokociśnieniowych izoterm sorpcji metanu oraz składu petrograficznego tych węgli. Niektóre z tych prób były w kształcie ziaren, a inne były płytkami wyciętymi z wegla. Wysokociśnieniowe izotermy sorpcji metanu uzyskane wcześniej w cytowanych pracach były analizowane w celu określenia pojemności sorpcyjnej na podstawie równania Langmuire. W efekcie tej pracy okazało się, że dla niskiego rzędu (HV) metanowa pojemność sorpcyjna węgla VL nieznacznie maleje ze wzrostem rzędu, osiągając minimum dla średniego rzędu (MV), a następnie wzrasta ze wzrostem rzędu (LV). Z prezentowanych ilustracji graficznych odnośnie do tej zależności widać podobieństwo do węgli z basenu indyjskiego oraz częściowo do węgli z basenu australisjkiego.

Słowa kluczowe

EN

methane; rank of coal; sorption capacity

PL

metan; rząd węgla; pojemność sorpcyjna węgla

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 2
• Strony: 509--516
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Olajossy A.

• AGH University of Sciences and Technology, Faculty of Mining and Geoengeneering, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Bustin R.M., Clarkson C.R., 1998. Geological controls on coalbed methane reservoir capacity and gas content. International Journal Coal Geology, vol. 38, p. 3-26.
• [2] Ceglarska-Stefańska G., 2000. Monography untitled: Układ węgiel kamienny - metan w aspekcie desorpcji i odzyskiwania metanu z gazów kopalnianych. Ed. M. Żyła, Kraków, AGH, UWND, p. 179-200.
• [3] Ceglarska-Stefańska G., Brzóska K., 1995. A contribution to the relationship between the methane sorption capacity of the coal and gas pressure. Arch. Min. Sci., Vol. 40, No 2, p. 211-219.
• [4] Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K., 2006. Sorpcja CO2 i CH4 na niskowęglowych węglach z KWK Brzeszcze. Karbo nr 1, p. 31-35.
• [5] Chalmers-Gareth R.I., Bustin R.M., 2007. On the effects of petrographic composition on coalbed methane sorption. Coal Geology, vol. 69, p. 288-304.
• [6] Laxminarayana Ch., Crosdale P.I., 1999. Role of coal type and rank on methane sorption characteristics of Bowen Basin, Australia coals. International Journal of Coal Geology, vol. 40, p. 309-325.
• [7] Laxminarayana Ch., Crosdale P.I., 2002. Controls on methane sorption capacity of Indian coals. AAPG Bulletin, vol. 86, no. 2, p. 201-212.
• [8] Levine J.R., Johnson P.W., Beanish B.B., 1993. High pressure microbalance sorption studies. Coalbed Methane Symposium, The University of Alabama, vol. 1, p. 187-196.
• [9] Levy J.H., Day S.J., Killingley J.S., 1997. Methane capacities of Bowen Basin coals related to coal properties. Fuel, vol. 76, p. 813-819.
• [10] Nadzeński A., Hołda S., 2000. Monography untitled: Układ węgiel kamienny - metan w aspekcie desorpcji i odzyskiwania metanu z gazów kopalnianych. Ed. M. Żyła, Kraków, AGH, UWND, p. 153-178.
• [11] Nodzeński A., 1998. Sorption and desorption of gases (CH4, CO2) on hard coal and active carbon at elevated pressure. Fuel, vol. 78, no. 11, p. 1243-1246.
• [12] Olajossy A., 2013. On the effects of maceral content on methane sorption capacity in coals. Arch. Min. Sci., Vol. 58, No 4, p. 1221-1228.
• [13] Yee D., Seidle J.P., Hanson W.B., 1993. Gas sorption on coal and measurement of gas content in hydrocarbons from coal. AAPG Studies in Geology, vol. 38, p. 203-218.